(57)【要約】  平面の基体部と、前記基体部上に設けられ、グラウンド側の下辺が上辺よりも小さい多角形の平面の導体部と、を備え、前記導体部は、前記下辺に給電点が設けられ、前記下辺の前記給電点の近傍に開放端を有するスリットを備え、前記スリットは、前記開放端から延在する第１のスリット部と、前記第１のスリット部の端部から前記第１のスリット部に対して垂直方向に向かって回転して延在する第２のスリット部と、前記第２のスリット部の端部から前記第２のスリット部に対して垂直方向に向かって回転して延在する第３のスリット部と、を有することを特徴とするアンテナ装置。
2017191811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面の基体部と、
前記基体部上に設けられ、グラウンド側の下辺が上辺よりも小さい多角形の平面の導体部と、を備え、
前記導体部は、
前記下辺に給電点が設けられ、
前記下辺の前記給電点の近傍に開放端を有するスリットを備え、
前記スリットは、
前記開放端から延在する第１のスリット部と、
前記第１のスリット部の端部から前記第１のスリット部に対して垂直方向に向かって回転して延在する第２のスリット部と、
前記第２のスリット部の端部から前記第２のスリット部に対して垂直方向に向かって回転して延在する第３のスリット部と、を有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記給電点と前記スリットの開放端との距離は、２．０［ｍｍ］であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記導体部の外周と前記スリットの内周との長さは、最も小さい動作周波数の波長の１／４倍の長さに設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１のスリット部は、異なる２つの回転方向に９０度ずつ屈曲されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
シャークフィン形状のアンテナカバー部と、
前記アンテナカバー部に接続されたアンテナベース部と、
前記アンテナベース部に設けられ、接地部分を有する基板と、を備え、
前記基体部及び導体部は、前記基板に設置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
通信ユニットのケース部と、
前記ケース部内に設けられ接地部分を有する基板と、を備え、
前記基体部及び導体部は、前記基板に設置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記基体部及び導体部は、前記ケース部内の形状に対応して折り曲げられていることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インテリジェント、かつブロードバンド接続された自動車への関心が高まっている。上記接続された自動車の実現の鍵となる技術は４Ｇ（Generation）ＬＴＥ（Long Term Evolution）である。ＬＴＥは、ビデオリッチコミュニケーション、ナビゲーション、インフォメーション、エンターテイメント、運転手と乗客との位置情報に基づいたサービスをサポートする新しい高品質アプリケーションのためにスピード、少ない待ち時間、ＩＰ（Internet Protocol）接続性を有する。【０００３】
自動車環境の中にＬＴＥを統合する際に考慮すべきいくつかの要因がある。電波スペクトラム及びアンテナは、最も重要なものの１つである。ＬＴＥは、４０バンド以上をカバーし、多くの地域において、少なくとも同時に５〜６バンドをサポートする必要がある。自動車は一つの地域から別の地域まで行くことができるから、自動車はおよそ１０のＬＴＥバンドをサポートする必要がありそうである。【０００４】
加えて、ＬＴＥ  ＭＩＭＯ（Multiple-Input and Multiple-Output）は２本のアンテナを利用し、そして将来的にはおそらくさらに多くのアンテナに拡張されるであろう。ＬＴＥアンテナは、自動車の中のセルラーモデムと共同して位置を定めるか、あるいはシャークフィンアンテナのような外部アッセンブリで位置を定めることができる。両方のシナリオで、アンテナは目立たたず、小さく、そして同じく７００−２７００［ＭＨｚ］の巨大な帯域をカバーするべきである。このようなアンテナは１つのチャレンジである。【０００５】
また、ＵＷＢ（Ultra Wide Band）用のアンテナとして、円形やホームベース型の平板の導体を備え、広帯域化及び小型化を図ったアンテナ装置が知られている（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−９４４３７号公報
【特許文献２】特開２００８−１９９３７１号公報
【特許文献３】特開２０１０−２３２８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記アンテナ装置について、さらなる広帯域化及び小型化の要請がある。具体的には、世界の全ての地域でＬＴＥバンドをカバーし且つ小さくて目立たないアンテナの要請がある。【０００８】
本発明の課題は、アンテナ装置の広帯域化及び小型化を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を実現するために、本発明の側面を反映したアンテナ装置は、以下を有する。
平面の基体部と、
前記基体部上に設けられ、グラウンド側の下辺が上辺よりも小さい多角形の平面の導体部と、を備え、
前記導体部は、
前記下辺に給電点が設けられ、
前記下辺の前記給電点の近傍に開放端を有するスリットを備え、
前記スリットは、
前記開放端から延在する第１のスリット部と、
前記第１のスリット部の端部から前記第１のスリット部に対して垂直方向に向かって回転して延在する第２のスリット部と、
前記第２のスリット部の端部から前記第２のスリット部に対して垂直方向に向かって回転して延在する第３のスリット部と、を有することを特徴とする。【００１０】
また、上記アンテナ装置において、
前記給電点と前記スリットの開放端との距離は、２．０［ｍｍ］であることが望ましい。【００１１】
また、上記アンテナ装置において、
前記導体部の外周と前記スリットの内周との長さは、最も小さい動作周波数の波長の１／４倍の長さに設定されていることが望ましい。【００１２】
また、上記アンテナ装置において、
前記第１のスリット部は、異なる２つの回転方向に９０度ずつ屈曲されていることが望ましい。【００１３】
また、上記アンテナ装置において、
シャークフィン形状のアンテナカバー部と、
前記アンテナカバー部に接続されたアンテナベース部と、
前記アンテナベース部に設けられ、接地部分を有する基板と、を備え、
前記基体部及び導体部は、前記基板に設置されることが望ましい。【００１４】
また、上記アンテナ装置において、
通信ユニットのケース部と、
前記ケース部内に設けられ接地部分を有する基板と、を備え、
前記基体部及び導体部は、前記基板に設置されることが望ましい。【００１５】
また、上記アンテナ装置において、
前記基体部及び導体部は、前記ケース部内の形状に対応して折り曲げられていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、アンテナ装置の広帯域化及び小型化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態の車両内の無線通信システムを示す透視図である。
【図２】第１のアンテナ装置の内部構成を示す断面図である。
【図３】第２のアンテナ装置の内部構成を示す断面図である。
【図４Ａ】ＴＣＵを示す外観図である。
【図４Ｂ】ＴＣＵの内部構成を示す概略図である。
【図５】第３の平面アンテナを示す斜視図である。
【図６】第１の平面アンテナを示す平面図である。
【図７】第１の平面アンテナにおける周波数に対するリターンロスを示す図である。
【図８】第１の平面アンテナの遠視野の水平面における利得を示す図である。
【図９】第１の平面アンテナの遠視野の垂直面における利得を示す図である。
【図１０】第１の平面アンテナと給電点がスリットから遠い平面アンテナとの周波数に対するリターンロスを示す図である。
【図１１】第１の平面アンテナとスリットが無い平面アンテナとの周波数に対するリターンロスを示す図である。
【図１２Ａ】第４の平面アンテナを示す平面図である。
【図１２Ｂ】第４の平面アンテナにおける周波数に対するリターンロスを示す図である。
【図１３Ａ】第５の平面アンテナを示す平面図である。
【図１３Ｂ】第５の平面アンテナにおける周波数に対するリターンロスを示す図である。
【図１４Ａ】第６の平面アンテナを示す平面図である。
【図１４Ｂ】第６の平面アンテナを示す斜視図である。
【図１４Ｃ】第６の平面アンテナにおける周波数に対するリターンロスを示す図である。
【図１５】第７の平面アンテナを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施の形態及び変形例を図面に基づいて詳細に説明する。但し、本発明は、図示例に限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態）
図１〜図１１を参照して、本発明に係る実施の形態を説明する。先ず、図１を参照して、本実施の形態の無線通信システムＷの構成を説明する。図１は、車両Ｒ内の無線通信システムＷを示す透視図である。
【００２０】
図１に示すように、無線通信システムＷは、テレマティクスサービスにおける無線通信を行うシステムであり、自動車の車両Ｒ内に搭載される。テレマティクスサービスは、自動車への安全・安心の機能の実現と、情報配信による利便性の向上と、を目的とする移動体通信（無線通信）を用いた各種サービスの総称である。無線通信システムＷは、ＬＴＥ、衛星ラジオのＳＤＡＲＳ（Satellite Digital Audio Radio Service）、位置測位のＧＰＳ（Global Positioning System）の無線通信方式の通信を行う構成として説明するが、これに限定されるものではなく、他の無線通信方式の通信を行う構成としてもよい。
【００２１】
無線通信システムＷは、アンテナ装置１Ａと、レシーバ２と、ＴＣＵ（Telematics Control Unit）３と、を備える。アンテナ装置１Ａは、車両Ｒのルーフの設置面に設けられた固定用開口（図示略）に、車両Ｒの前後方向に流線形となるように取り付けられるシャークフィン形状のアンテナ装置である。アンテナ装置１Ａは、ＬＴＥ、ＳＤＡＲＳ、ＧＰＳのアンテナを有し、ケーブルＥ１，Ｅ２を介してＴＣＵ３、レシーバ２に接続されている。
【００２２】
レシーバ２は、車載機器に含まれ、ＳＤＡＲＳ、ＧＰＳ受信機器である。ＴＣＵ３は、少なくともＬＴＥのアンテナを有し、当該ＬＴＥ等の通信を制御する装置である。ＴＣＵ３は、ケーブルＥ１を介してアンテナ装置１Ａに接続されている。ＬＴＥのアンテナが、アンテナ装置１Ａ及びＴＣＵ３の２系統にあるのは、車両Ｒ又は乗務員の緊急時に、いずれか一方が通信不能となっても、外部の通信先と通信できるようにするためである。
【００２３】
図２を参照して、アンテナ装置１Ａの内部構成を説明する。図２は、アンテナ装置１Ａの内部構成を示す断面図である。
【００２４】
図２に示すように、アンテナ装置１Ａは、アンテナカバー部１０と、アンテナベース部２０と、基板３０Ａと、平面アンテナ１００ａと、パッチアンテナ４１，４２と、ガスケット部５０と、を備える。
【００２５】
アンテナカバー部１０は、後方に向けて拡幅するとともに、長手方向に沿って後方に向けて流線型状に隆起して形成され、車両の外観が損なわれないように、低姿勢のシャークフィン形状に形成されている。アンテナカバー部１０は、アクリル樹脂等の電波透過性及び絶縁性を有する合成樹脂からなる。
【００２６】
アンテナベース部２０は、ベース部材２１と、突起部２２と、を備え、アルミ等の金属製のダイキャストとして一体的に形成されている。ベース部材２１は、アンテナカバー部１０の下面開口に合致する略平面の形状を有し、上面に基板３０Ａが設置されている。突起部２２は、車両Ｒのルーフの固定用開口に挿入されてアンテナ装置１Ａを固定するための部材である。また、突起部２２は、ボルトとしての雄螺子が形成され、突起部２２の軸方向に沿って設けられた溝部２２ａを有する。溝部２２ａは、車両Ｒに設けられたＴＣＵ３に電気的に接続されたケーブルＥ１と、車両Ｒに設けられたレシーバ２に電気的に接続されたケーブルＥ２と、が挿通される。ケーブルＥ１は、平面アンテナ１００ａ用の同軸ケーブル等のケーブルである。ケーブルＥ２は、パッチアンテナ４１，４２用の同軸ケーブル等のケーブルである。
【００２７】
突起部２２が車両Ｒの固定用開口に挿入された状態で、車両Ｒ内部からナット等の固定部材（図示略）を突起部２２に締結することによって車両Ｒのルーフの設置面を狭持することにより、アンテナ装置１Ａが車両Ｒの設置面に固定設置される。このとき、ベース部材２１は設置面と電気的に接続され、車両Ｒのボディを介して接地される。なお、アンテナカバー部１０は、内側の面に形成されたボスに形成された雌螺子部にベース部材２１の裏側から螺子止めすることにより、アンテナベース部２０に取り付けられる。
【００２８】
基板３０Ａは、特定周波数の電波だけを選択的に受信するための同調回路や増幅回路を有し、ベース部材２１の上面に、例えば螺子止めにより固定設置されるＰＣＢ（Printed Circuit Board）等の回路基板である。基板３０Ａは、パッチアンテナ４１，４２及び平面アンテナ１００ａ用の基板であり、適宜接地部分を有する。
【００２９】
平面アンテナ１００ａは、平面アンテナ部２００ａからなるＥＴＣ用のアンテナであり、平面の厚さ方向がアンテナ装置１Ａの前後方向と垂直になるように、支持部（図示略）に支持されて基板３０Ａ上に固定して立設されている。平面アンテナ部２００ａの後述する導体部２２０ａは、図上の手前側に露出している。平面アンテナ１００ａの構成及びアンテナ特性は、詳細に後述する。
【００３０】
例えば、平面アンテナ１００ａは、同軸ケーブルとしてのケーブルＥ１の内部導体と給電点で半田付けされ、ケーブルＥ１の外部導体と平面アンテナ１００ａ（基板３０Ａ）のグラウンドとが接続される。基板３０Ａにおけるパッチアンテナ４１，４２の給電ラインは、平面アンテナ１００ａの給電点に加えることができる。
【００３１】
パッチアンテナ４１は、ＳＤＡＲＳの人工衛星からの無線電波を受信するＳＤＡＲＳ用のパッチアンテナであり、基板３０Ａ上に固定して設置されている。パッチアンテナ４２は、ＧＰＳ衛星からの無線電波を受信するＧＰＳ用のパッチアンテナであり、基板３０Ａ上に固定して設置されている。
【００３２】
ガスケット部５０は、ＥＰＤＭ（Ethylene Propylene Diene Monomer：エチレンプロピレンジエンゴム）等の石油系ゴム等の防水性及び耐化学薬品性を有する弾性体からなる。ガスケット部５０は、ベース部材２１に周設されており、突起部２２を車両Ｒの固定用開口に挿入して固定部材で締結することにより、ベース部材２１と車両Ｒのルーフとの間で挟まれ、アンテナカバー部１０の内部と車両Ｒ内部とを水密に保つことが可能である。
【００３３】
図３は、アンテナ装置１Ｂの内部構成を示す断面図である。アンテナ装置１Ａを、図３に示すアンテナ装置１Ｂに代える構成としてもよい。アンテナ装置１Ｂは、アンテナ装置１Ａの基板３０Ａを基板３０Ｂに代え、平面アンテナ１００ａの設置方向を異にした構成を有する。
【００３４】
基板３０Ｂは、基板３０Ａと同様の構成を有するが、平面アンテナ１００ａの設置領域が異なる。アンテナ装置１Ｂにおいて、平面アンテナ１００ａは、平面の厚さ方向がアンテナ装置１Ｂの前後方向になるように、基板３０Ｂ上に設置された支持部３１Ｂに支持されて基板３０Ｂ上に固定して立設されている。平面アンテナ部２００ａの後述する導体部２２０ａは、図上の後方向側に露出している。
【００３５】
また、シャークフィンモジュールとしてのアンテナ装置１Ａ，１Ｂは、ＥＴＣの他にＳＤＡＲＳ、ＧＰＳ等のアンテナを持っているので、異なるアンテナ間の十分なアイソレーションをもつように注意深くアンテナ設計することが重要である。
【００３６】
次いで、図４Ａ、図４Ｂを参照して、ＴＣＵ３の構成を説明する。図４Ａは、ＴＣＵ３を示す外観図である。図４Ｂは、ＴＣＵ３の内部構成を示す概略図である。
【００３７】
図４Ａに示すように、ＴＣＵ３は、略直方体形状の樹脂製のケース部３Ａを有する。図４Ｂに示すように、ＴＣＵ３は、ケース部３Ａ内に、基板６０と、平面アンテナ１００ｂと、を備える。基板６０は、ＰＣＢの基板本体部６１と、基板本体部６１上に設置された、平面アンテナ１００ｂ用の通信回路部６２と、その他の回路部６３と、コネクタ６４と、を備える。コネクタ６４は、平面アンテナ１００ｂの取り付け用のコネクタである。
【００３８】
平面アンテナ１００ｂは、平面アンテナ部２００ｂと、コネクタ３００ｂと、を有する。平面アンテナ部２００ｂは、平面アンテナ部２００ａと同様のアンテナであり、給電点でコネクタ３００ｂの導体部に電気的に接続されている。コネクタ３００ｂは、コネクタ６４に電気的及び物理的に接続されるコネクタである。平面アンテナ１００ｂは、平面アンテナ部２００ｂの平面と、基板本体部６１の平面とが平行になるように、コネクタ３００ｂ及びコネクタ６４が接続される。
【００３９】
図５は、平面アンテナ１００ｃを示す斜視図である。ＴＣＵ３内には、平面アンテナ１００ｂに代えて、図５に示す平面アンテナ１００ｃを備える構成としてもよい。平面アンテナ１００ｃは、平面アンテナ部２００ｃを有する。平面アンテナ部２００ｃは、平面アンテナ部２００ａを９０度に折り曲げた形状を有する。また、平面アンテナ部２００ｃは、基板本体部６１の端部に、支持部（図示略）により固定的に立設されている。平面アンテナ部２００ｃが折り曲げられているため、平面アンテナ１００ｃが、さらに小型化されてケース部３Ａ内に収納されている。
【００４０】
次に、図６を参照して、平面アンテナ１００ａの平面アンテナ部２００ａの構成を説明する。図６は、平面アンテナ１００ａを示す平面図である。
【００４１】
図６に示すように、平面アンテナ部２００ａは、アンテナ基板２１０ａの片面上に、導体部２２０ａが形成された構成を有する。アンテナ基板２１０ａは、例えばＦＲ４（Flame Retardant Type 4）等の絶縁性の基板である。また、図６に示すように、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸をとる。アンテナ基板２１０ａは、例えば、Ｙ×Ｚ＝３２［ｍｍ］×２５［ｍｍ］とされる。
【００４２】
導体部２２０ａは、銅箔から構成される平面状の導体部であり、上辺よりも下辺が短い台形（多角形）形状を有する。導体部２２０ａは、導体を切り欠いたスリット２３０ａと、テーパー部２４１ａ，２４２ａと、を有する。導体部２２０ａの下辺には、ケーブルＥ２の内部導体に電気的に接続される給電点Ｐが設けられている。スリット２３０ａは、給電点Ｐの右側の近傍に狭い開放端を有するスリットである。
【００４３】
スリット２３０ａは、直線スリット部２３１ａ，２３２ａ，２３３ａからなる。直線スリット部２３１ａは、給電点Ｐの右側の近傍の開放端から＋Ｚ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。直線スリット部２３２ａは、直線スリット部２３１ａの端部から＋Ｙ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。直線スリット部２３３ａは、直線スリット部２３２ａの端部から−Ｚ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。
【００４４】
スリット２３０ａは、電流分布を変更することによって、ＬＴＥの低周波帯域７４８−９６０［ＭＨｚ］共振を作るための部分である。スリット２３０ａの長さや幅は、共振周波数によって決定する。直線スリット部２３１ａ，２３２ａ，２３３ａの長さは、ＬＴＥの低周波帯域の共振周波数を決定する。電流経路長は、最も小さい動作周波数の１/４波長で、この経路は、スリット２３０ａの全長（内周）と導体部２２０ａの外周とを含む。スリット２３０ａにより、更なる共振を形成して、アンテナ帯域幅を増加させている。
【００４５】
より良いインピーダンスマッチングと帯域幅とを得るために、スリット２３０ａは、給電点ＰのＹ軸の右側から開始され、そして給電点のより近くにするべきである。本実施の形態の設計では、長さＬ１＝２．０［ｍｍ］とした。給電点Ｐの位置は、最初は導体部下端の中央を選択されて、そして次に低周波数帯７４８−９６０［ＭＨｚ］に対して可能な最も大きい帯域幅を得るために最適化される。平面アンテナ部２００ａは、平行に配置された２つの直線スリット部２３１ａ，２３３ａの間で結合しており、特に帯域幅を増加させる。
【００４６】
テーパー部２４１ａは、導体部２２０ａの右下に位置する。テーパー部２４１ａと導体部２２０ａの下辺との間の傾斜の角度を角度αとする。テーパー部２４２ａは、導体部２２０ａの左下に位置する。テーパー部２４２ａと導体部２２０ａの下辺との間の傾斜の角度を角度βとする。テーパー部２４１ａ，２４２ａは、インピーダンス帯域幅を実質的に増加するため、角度α，βを最適化してＹ方向に非対称になっている。平面アンテナ部２００ａのインピーダンス帯域幅は、導体部が矩形構造の平面アンテナと比較して６倍以上増加する。平面アンテナ部２００ａのように、テーパー部２４１ａの角度αを、テーパー部２４２ａの角度βに比較して大きくすることもできる。
【００４７】
平面アンテナ１００ａは、モノポールアンテナである。このため、伝送線路モデルを用いて、平面アンテナ１００ａを分析できる。基板３０Ａのグラウンド部分に対して、導体部２２０ａの高さが連続的に増加しているので、このモデルでは、エッジを傾けることは、テーパーラインとしてモデル化される。それゆえ、テーパー部２４１ａ，２４２ａにより、連続した可変の特性インピーダンスをつくることができ、共振の数を増加でき、ブロードバンドのマッチングを達成できる。それぞれの角度α，βを増加させることによって、帯域幅及び上端周波数が増加する。この効果は、左右の角度α，βのどちらについても同様である。
【００４８】
このように、平面アンテナ１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、超広帯域モノポールコンセプトに基づくアンテナである。平面アンテナ１００ａ，１００ｂ，１００ｃは、メインＬＴＥアンテナとして使用するものとするが、これに限定されるものではなく、ダイバーシティアンテナとして使用することもできる。
【００４９】
次いで、図７〜図１１を参照して、平面アンテナ１００ａのアンテナ特性を説明する。平面アンテナ１００ｂ，１００ｃのアンテナ特性も平面アンテナ１００ａのアンテナ特性と同様である。図７は、平面アンテナ１００ａにおける周波数に対するリターンロスを示す図である。図８は、平面アンテナ１００ａの遠視野の水平面における利得を示す図である。図９は、平面アンテナ１００ａの遠視野の垂直面における利得を示す図である。図１０は、平面アンテナ１００ａと給電点がスリットから遠い平面アンテナとの周波数に対するリターンロスを示す図である。図１１は、平面アンテナ１００ａとスリットが無い平面アンテナとの周波数に対するリターンロスを示す図である。
【００５０】
各種アンテナ特性の測定に際し、平面アンテナ１００ａは、同軸ケーブルにＦＡＫＲＡコネクタを使って給電され、グラウンド板の端に位置させた。このようにしてして、平面アンテナ１００ａのアンテナ特性としてのリターンロス（反射係数Ｓ１１）を測定した。グラウンド板のサイズは、ＴＣＵ３の基板６０と同じサイズを選択した。
【００５１】
平面アンテナ１００ａの周波数に対するリターンロスは、周波数帯Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を含む周波数について、図７に示す測定結果が得られた。周波数帯Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、ＬＴＥの周波数帯であり、順に、７４８−９６０［ＭＨｚ］、１４５０−２１７５［ＭＨｚ］、２４９０−２６９０［ＭＨｚ］である。
【００５２】
図７において、周波数帯Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３で−５［ｄＢ］以下の良好なリターンロスが得られ、特に周波数帯Ｂ１で共振がとれたさらに良好なリターンロスが得られた。
【００５３】
また、平面アンテナ１００ａの遠視野の水平面（図２のＸＹ平面）における利得をシミュレーションし、その結果が図８のようになった。図８において、周波数０．７５［ＧＨｚ］における利得を実線で示し、周波数１．９１［ＧＨｚ］における利得を点線で示し、周波数２．１［ＧＨｚ］における利得を破線で示し、周波数２．５４［ＧＨｚ］における利得を一点鎖線で示した。
【００５４】
同様に、平面アンテナ１００ａの遠視野の垂直面（図２のＹＺ平面）における利得をシミュレーションし、その結果が図９のようになった。図９の線種は、図８と同様である。
【００５５】
次いで、図１０に示すように、平面アンテナ１００ａと、給電点がスリットから遠い平面アンテナである第１の比較アンテナと、の周波数に対するリターンロスを測定した。図１０において、平面アンテナ１００ａのリターンロスを実線で示し、第１の比較アンテナのリターンロスを点線で示す。
【００５６】
平面アンテナ１００ａは、スリット２３０ａの開放端から給電点Ｐまでの距離が最適な２．０［ｍｍ］であるのに対し、第１の比較アンテナのスリットの開放端から給電点までの距離を７［ｃｍ］とした。第１の比較アンテナの低周波数帯域幅は、平面アンテナ１００ａの低周波数帯域幅に比べてかなり減少している。−１０ｄＢのリターンロスの帯域幅は、平面アンテナ１００ａの１４０［ＭＨｚ］から第１の比較アンテナのおおよそ２０［ＭＨｚ］まで減少している。
【００５７】
また、図１１に示すように、スリット２３０ａを有する平面アンテナ１００ａと、スリットを有さない平面アンテナである第２の比較アンテナと、の周波数に対するリターンロスを測定した。図１１において、平面アンテナ１００ａのリターンロスを実線で示し、第２の比較アンテナのリターンロスを一点鎖線で示す。
【００５８】
第２の比較アンテナのリターンロスにおいて、ＬＴＥの周波数帯に必要な低周波数の共振が得られていない。このため、スリット２３０ａは、おおよそ７５０−９６０［ＭＨｚ］の低周波数の共振を生成している。
【００５９】
以上、本実施の形態によれば、平面アンテナ１００ａは、平面のアンテナ基板２１０ａと、アンテナ基板２１０ａ上に設けられ、グラウンド部側の下辺が上辺よりも小さい台形の平面の導体部２２０ａと、を備える。導体部２２０ａは、下辺に給電点Ｐが設けられ、下辺の給電点Ｐの近傍に開放端を有するスリット２３０ａを備える。スリット２３０ａは、開放端から延在する直線スリット部２３１ａと、直線スリット部２３１ａの端部から直線スリット部２３１ａに対して反時計回りに垂直方向に向かって回転して延在する直線スリット部２３２ａと、直線スリット部２３２ａの端部から直線スリット部２３２ａに対して反時計回りに垂直方向に向かって回転して延在する直線スリット部２３３ａと、を有する。
【００６０】
このため、アンテナ装置１Ａ，１Ｂの平面アンテナ１００ａの広帯域化及び小型化を実現できる。また、導体部２２０ａが台形でテーパー部２４１ａ，２４２ａを有するので、インピーダンス帯域幅を大きくして、容易にインピーダンスマッチングをとることができる。また、平行な直線スリット部２３２ａ，２３３ａが結合するので、帯域幅を増加できる。
【００６１】
平面アンテナ１００ａにより、世界の全ての各地域で全てのＬＴＥバンドをカバーする小さくて目立たないアンテナを提供できる。通常異なった地域では、異なったアンテナが要求されるが、この設計ひとつのＬＴＥの平面アンテナ１００ａを世界の異なる地域で使用することができる。
【００６２】
また、給電点Ｐとスリット２３０ａの開放端との距離は、２．０［ｍｍ］である。このため、低周波数帯域幅を大きくすることができる。
【００６３】
また、導体部２２０ａの外周とスリット２３０ａの内周との長さは、最も小さい動作周波数の波長の１／４倍の長さに設定されている。このため、より良いインピーダンスマッチングと帯域幅とを得ることができる。
【００６４】
また、アンテナ装置１Ａ，１Ｂは、シャークフィン形状のアンテナカバー部１０と、アンテナカバー部１０に接続されたアンテナベース部２０と、アンテナベース部２０に設けられ、接地部分を有する基板３０Ａ，３０Ｂと、を備える。平面アンテナ１００ａは、基板３０Ａ，３０Ｂに設置される。このため、平面アンテナ１００ａを外部アンテナとしてのシャークフィンアンテナに適用できる。
【００６５】
また、アンテナ装置としてのＴＣＵ３は、ＴＣＵ３のケース部３Ａと、ケース部３Ａ内に設けられ接地部分を有する基板６０と、を備える。平面アンテナ１００ｂ，１００ｃは、基板６０に設置される。このため、平面アンテナ１００ｂ，１００ｃを内部アンテナとしてのテレマティクス用の通信ユニットに適用できる。
【００６６】
また、平面アンテナ１００ｃは、ケース部３Ａ内の形状に対応して折り曲げられている。このため、アンテナ特性を変化することなく、平面アンテナ１００ｃをケース部３Ａに容易に収納できる。
【００６７】
（変形例）
図１２Ａ〜図１５を参照して、上記実施の形態の平面アンテナ１００ａの変形例を説明する。先ず、図１２Ａ及び図１２Ｂを参照して、第１の変形例としての平面アンテナ１００ｄを説明する。図１２Ａは、平面アンテナ１００ｄを示す平面図である。図１２Ｂは、平面アンテナ１００ｄにおける周波数に対するリターンロスを示す図である。
【００６８】
図１２Ａに示すように、平面アンテナ１００ｄは、平面アンテナ部２００ｄを有する。平面アンテナ部２００ｄは、アンテナ基板２１０ｄの片面上に、導体部２２０ｄが形成された構成を有する。アンテナ基板２１０ｄ、導体部２２０ｄの材料は、上記実施の形態のアンテナ基板２１０ａ、導体部２２０ａと同様の材料からなる。
【００６９】
導体部２２０ｄは、スリット２３０ｄと、テーパー部２４１ｄ，２４２ｄと、を有する。導体部２２０ｄの下端（下辺）には、給電点Ｐが設けられている。スリット２３０ｄは、直線スリット部２３１ｄ，２３２ｄ，２３３ｄ，２３４ｄ，２３５ｄからなる。
【００７０】
直線スリット部２３１ｄは、給電点Ｐの右側の近傍の開放端から＋Ｚ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。直線スリット部２３２ｄは、直線スリット部２３１ｄの端部から−Ｙ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。直線スリット部２３３ｄは、直線スリット部２３２ｄの端部から＋Ｚ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。直線スリット部２３１ｄ，２３２ｄ，２３３ｄは、途中で２回９０度屈曲した１本のスリット部でもある。直線スリット部２３４ｄは、直線スリット部２３３ｄの端部から＋Ｙ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。直線スリット部２３５ｄは、直線スリット部２３４ｄの端部から−Ｚ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。
【００７１】
つまり、スリット２３０ｄは、上記実施の形態のスリット２３０ａの直線スリット部２３１ａを途中で９０度屈曲した形状を有する。平面アンテナ１００ｄにおける周波数に対するリターンロスは、周波数帯Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を含む周波数について、図１２Ｂに示す測定結果が得られた。図１２Ｂにおいて、周波数帯Ｂ１で良好なリターンロスが得られ、周波数帯Ｂ２，Ｂ３で−５［ｄＢ］以下の良好なリターンロスが得られ、特に周波数帯Ｂ２で共振がとれたさらに良好なリターンロスが得られた。
【００７２】
第１の変形例のように、開放端から延在するスリット部（直線スリット部２３１ｄ，２３２ｄ，２３３ｄ）は、時計回り及び反時計回りに９０度ずつ屈曲されている。この構成によっても、平面アンテナ１００ｄの広帯域化及び小型化を実現できる。
【００７３】
次いで、図１３Ａ及び図１３Ｂを参照して、第２の変形例としての平面アンテナ１００ｅを説明する。図１３Ａは、平面アンテナ１００ｅを示す平面図である。図１３Ｂは、平面アンテナ１００ｅにおける周波数に対するリターンロスを示す図である。
【００７４】
図１３Ａに示すように、平面アンテナ１００ｅは、平面アンテナ部２００ｅを有する。平面アンテナ部２００ｅは、アンテナ基板２１０ｅの片面上に、導体部２２０ｅが形成された構成を有する。アンテナ基板２１０ｅ、導体部２２０ｅの材料は、上記実施の形態のアンテナ基板２１０ａ、導体部２２０ａと同様の材料からなる。
【００７５】
導体部２２０ｅは、スリット２３０ｅと、テーパー部２４１ｅ，２４２ｅと、を有する。導体部２２０ｅの下端（下辺）には、給電点Ｐが設けられている。スリット２３０ｅは、直線スリット部２３１ｅ，２３２ｅ，２３３ｅ，２３４ｅ，２３５ｅからなる。
【００７６】
直線スリット部２３１ｅは、給電点Ｐの右側の近傍の開放端から＋Ｚ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。直線スリット部２３２ｅは、直線スリット部２３１ｅの端部から−Ｙ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。直線スリット部２３３ｅは、直線スリット部２３２ｅの端部から＋Ｚ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。直線スリット部２３１ｅ，２３２ｅ，２３３ｅは、途中で２回９０度屈曲した１本のスリット部でもある。直線スリット部２３４ｅは、直線スリット部２３３ｅの端部から＋Ｙ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。直線スリット部２３５ｅは、直線スリット部２３４ｅの端部から−Ｚ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。
【００７７】
つまり、スリット２３０ｅは、第１の変形例のスリット２３０ｄの直線スリット部２３２ｄを短くした形状を有する。このため、例えば、テーパー部２４１ｅのＹ軸に対する角度を、テーパー部２４２ｅのＹ軸に対する角度に比較して大きくすることもできる。平面アンテナ１００ｅにおける周波数に対するリターンロスは、周波数帯Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を含む周波数について、図１３Ｂに示す測定結果が得られた。図１３Ｂにおいて、周波数帯Ｂ１で共振がとれた良好なリターンロスが得られ、周波数帯Ｂ２，Ｂ３で−５［ｄＢ］以下の良好なリターンロスが得られた。
【００７８】
第２の変形例のように、開放端から延在するスリット部（直線スリット部２３１ｅ，２３２ｅ，２３３ｅ）は、時計回り及び反時計回りに９０度ずつ屈曲されている。この構成によっても、平面アンテナ１００ｅの広帯域化及び小型化を実現できる。
【００７９】
次いで、図１４Ａ、図１４Ｂ及び図１４Ｃを参照して、第３の変形例としての平面アンテナ１００ｆを説明する。図１４Ａは、平面アンテナ１００ｆを示す平面図である。図１４Ｂは、平面アンテナ１００ｆを示す斜視図である。図１４Ｃは、平面アンテナ１００ｆにおける周波数に対するリターンロスを示す図である。
【００８０】
図１４Ａに示すように、平面アンテナ１００ｆは、平面アンテナ部２００ｆを有する。平面アンテナ部２００ｆは、アンテナ基板２１０ｆの片面上に、導体部２２０ｆが形成された構成を有する。アンテナ基板２１０ｆ、導体部２２０ｆの材料は、上記実施の形態のアンテナ基板２１０ａ、導体部２２０ａと同様の材料からなる。
【００８１】
導体部２２０ｆは、スリット２３０ｆと、テーパー部２４１ｆ，２４２ｆと、を有する。導体部２２０ｆの下端（下辺）には、給電点Ｐが設けられている。スリット２３０ｆは、直線スリット部２３１ｆ，２３２ｆ，２３３ｆからなる。
【００８２】
直線スリット部２３１ｆは、給電点Ｐの左側の近傍の開放端から＋Ｚ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。直線スリット部２３２ｆは、直線スリット部２３１ｆの端部から＋Ｙ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。直線スリット部２３３ｆは、直線スリット部２３２ｆの端部から−Ｚ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。
【００８３】
つまり、スリット２３０ｆは、上記実施の形態の給電点Ｐに対するスリット２３０ａの位置を変更した形状を有する。このため、例えば、テーパー部２４１ｆのＹ軸に対する角度を、テーパー部２４２ｆのＹ軸に対する角度に比較して大きくすることもできる。
【００８４】
図１４Ｂに示すように、平面アンテナ部２００ｆを基板６０と同じ大きさのグラウンド部３００ｆの端部に立設して、平面アンテナ１００ｆにおける周波数に対するリターンロスを測定した。平面アンテナ１００ｆの周波数に対するリターンロスは、周波数帯Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３を含む周波数について、図１４Ｃに示す測定結果が得られた。図１４Ｃにおいて、周波数帯Ｂ１，Ｂ２でほぼ−５［ｄＢ］以下の良好なリターンロスが得られ、周波数帯Ｂ３で−５［ｄＢ］以下の良好なリターンロスが得られた。
【００８５】
次いで、図１５を参照して、第４の変形例としての平面アンテナ１００ｇを説明する。図１５は、平面アンテナ１００ｇを示す平面図である。
【００８６】
図１５に示すように、平面アンテナ１００ｇは、平面アンテナ部２００ｇを有する。平面アンテナ部２００ｇは、アンテナ基板２１０ｇの片面上に、導体部２２０ｇが形成された構成を有する。アンテナ基板２１０ｇ、導体部２２０ｇの材料は、上記実施の形態のアンテナ基板２１０ａ、導体部２２０ａと同様の材料からなる。
【００８７】
導体部２２０ｇは、スリット２３０ｇと、テーパー部２４１ｇ，２４２ｇと、を有する。導体部２２０ｇの下端（下辺）には、給電点Ｐが設けられている。スリット２３０ｇは、直線スリット部２３１ｇ，２３２ｇ，２３３ｇからなる。
【００８８】
直線スリット部２３１ｇは、給電点Ｐの左側の近傍の開放端から＋Ｚ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。直線スリット部２３２ｇは、直線スリット部２３１ｇの端部から−Ｙ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。直線スリット部２３３ｇは、直線スリット部２３２ｇの端部から−Ｚ方向に延在する直線の帯状のスリット部である。
【００８９】
つまり、スリット２３０ｇは、上記実施の形態のスリット２３０ａをＹ方向に反転した形状を有する。平面アンテナ１００ｇのような形状をとってもよい。このため、例えば、テーパー部２４２ｇのＹ軸に対する角度を、テーパー部２４１ｇのＹ軸に対する角度に比較して大きくすることもできる。
【００９０】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態及び変形例に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００９１】
例えば、上記実施の形態及び変形例では、平面アンテナ部の導体部を、銅箔で形成した構成を説明したが、これに限定されるものではない。導体部を、銅テープ、真鍮等、他の導電性材料で形成した構成としてもよい。
【００９２】
例えば、上記実施の形態及び変形例では、平面アンテナ部の導体部を設ける基体部をＦＲ４等のプラスチックキャリアとしてのアンテナ基板２１０ａ，２１０ｄ，２１０ｅ，２１０ｆ，２１０ｇを説明したが、これに限定されるものではない。基体部として、ポリイミド等のＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）等、他の材料を適用する構成としてもよい。これらの基体部に導体部を印刷する構成も実現でき、この構成により、低価格で、製造が単純で、そして内部システムへの統合が簡単な平面アンテナを実現できる。
【００９３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
以上のように、本発明のアンテナ装置は、移動体の無線通信に適用できる。
【符号の説明】
【００９５】
Ｒ  車両
Ｗ  無線通信システム
２  レシーバ
３  ＴＣＵ
３Ａ  ケース部
Ｅ１，Ｅ２  ケーブル
１Ａ，１Ｂ  アンテナ装置
１０  アンテナカバー部
２０  アンテナベース部
２１  ベース部材
２２  突起部
２２ａ  溝部
３０Ａ，３０Ｂ  基板
３１Ｂ  支持部
４１，４２  パッチアンテナ
５０  ガスケット部
６０  基板
６１  基板本体部
６２  通信回路部
６３  回路部
６４  コネクタ
１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ，１００ｅ，１００ｆ，１００ｇ  平面アンテナ
２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ，２００ｅ，２００ｆ，２００ｇ  平面アンテナ部
２１０ａ，２１０ｄ，２１０ｅ，２１０ｆ，２１０ｇ  アンテナ基板
２２０ａ，２２０ｄ，２２０ｅ，２２０ｆ，２２０ｇ  導体部
２３０ａ，２３０ｄ，２３０ｅ，２３０ｆ，２３０ｇ  スリット
２３１ａ，２３２ａ，２３３ａ，２３１ｄ，２３２ｄ，２３３ｄ，２３４ｄ，２３５ｄ，２３１ｅ，２３２ｅ，２３３ｅ，２３４ｅ，２３５ｅ，２３１ｆ，２３２ｆ，２３３ｆ，２３１ｇ，２３２ｇ，２３３ｇ  直線スリット部
２４１ａ，２４２ａ，２４１ｄ，２４２ｄ，２４１ｅ，２４２ｅ，２４１ｆ，２４２ｆ，２４１ｇ，２４２ｇ  テーパー部
Ｐ  給電点
３００ｂ  コネクタ
３００ｆ  グラウンド部
【図１】
2017191811.tif 000003
【図２】
2017191811.tif 000004
【図３】
2017191811.tif 000005
【図４Ａ】
2017191811.tif 000006
【図４Ｂ】
2017191811.tif 000007
【図５】
2017191811.tif 000008
【図６】
2017191811.tif 000009
【図７】
2017191811.tif 000010
【図８】
2017191811.tif 000011
【図９】
2017191811.tif 000012
【図１０】
2017191811.tif 000013
【図１１】
2017191811.tif 000014
【図１２Ａ】
2017191811.tif 000015
【図１２Ｂ】
2017191811.tif 000016
【図１３Ａ】
2017191811.tif 000017
【図１３Ｂ】
2017191811.tif 000018
【図１４Ａ】
2017191811.tif 000019
【図１４Ｂ】
2017191811.tif 000020
【図１４Ｃ】
2017191811.tif 000021
【図１５】
2017191811.tif 000022
【国際調査報告】
2017191811.tif 000023
2017191811.tif 000024
2017191811.tif 000025
2017191811.tif 000026